(57)【要約】    【課題】        発熱ローラと耐熱性ベルトとの接触部位に限定されずにそれよりも広い範囲で発熱ローラ及び耐熱性ベルトに励磁コイルを近接配置可能にすること。    【解決手段】    誘導加熱用励磁コイルを、発熱ローラ２０１の曲面形状に沿わせた曲率を有する曲面部１０５ａと、前記曲面部１０５ａから発熱ローラ２０１のベルト入側に延出し曲面部１０５ａとは異なる曲率を有する延出部１０５ｂと、曲面部１０５ａから発熱ローラ２０１のベルト出側に延出し曲面部１０５ａとは異なる曲率を有する延出部１０５ｂと、を有する構造とした。  【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱ローラにベルトを張架してなる加熱回転体に近接して配設され該加熱回転体に誘導電流を生じさせて発熱させる励磁コイルであって、前記発熱ローラの曲面形状に沿わせた曲率を有する曲面部と、前記曲面部から前記加熱回転体のベルト入側に延出し前記曲面部とは異なる曲率を有し加熱回転体のベルト入側形状に合わせた第１の延出部と、前記曲面部から前記加熱回転体のベルト出側に延出し前記曲面部又は前記第１の延出部の少なくとも一方とは異なる曲率を有し加熱回転体のベルト出側形状に合わせた第２の延出部と、を有する励磁コイル。
【請求項２】
前記第１の延出部は平坦状をなすベルト入側のベルトの形状に合わせて平面状をなし、前記第２の延出部は外側に膨らむベルト出側のベルトの形状に合わせて曲面状をなすことを特徴とする請求項１記載の励磁コイル。
【請求項３】
前記第１の延出部は平坦状をなすベルト入側のベルトの形状に合わせて平面状をなし、前記第２の延出部は平坦状をなすベルト出側のベルトの形状に合わせて平坦状をなすことを特徴とする請求項１記載の励磁コイル。
【請求項４】
前記第１の延出部は外側に膨らむベルト入側のベルトの形状に合わせて曲面状をなし、前記第２の延出部は外側に膨らむベルト出側のベルトの形状に合わせて曲面状をなすことを特徴とする請求項１記載の励磁コイル。
【請求項５】
前記第１の延出部及び第２の延出部は、ベルトに沿って、発熱ローラの回転軸より先方へ延出していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の励磁コイル。
【請求項６】
加熱回転体において他の部位に比べて発熱量が高くなる部位と対向する箇所のコイル厚を薄くしたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の励磁コイル。
【請求項７】
表面に融着層が形成された銅線を、雄型と雌型とを嵌合させて形成した空隙に巻線し、前記巻線に通電して融着層を熱溶融した後、コイル長手方向と直交する方向に積層された銅線束を第１のプレス部によりプレスすると共に、コイル長手方向の両端部においてコイル長手方向に積層された銅線束を第２のプレス部によりプレスして製造した請求項１から請求項６のいずれかに記載の励磁コイル。
【請求項８】
加熱回転体の曲面形状に合わせた曲率を有する先端部と、前記先端部から連続面を形成し加熱回転体の曲面とは異なる曲率を有する第１の側壁と、前記先端部から前記第１の側壁とは反対側に連続面を形成し前記加熱回転体又は前記第１の側壁の少なくとも一方と異なる曲率を有する第２の側壁とを有する雄型と、
前記雄型に対応した形状の凹部を有し、前記雄型と嵌合して空隙を形成する雌型と、
前記雄型に設けられ、巻線時に銅線を前記空隙に導いてコイル長手方向の端部にてコイル長手方向に銅線を積層するように雄型に巻回させる雄型巻線ガイドと、
前記雌型に設けられ、巻線時に銅線を前記空隙に導いてコイル長手方向と直交する方向に銅線を積層するように雄型に巻回させる雌型巻線ガイドと、
前記コイル長手方向と直交する方向に積層した銅線束を該直交方向にプレスする第１のプレス部と、
コイル長手方向の端部にてコイル長手方向に積層した銅線束を該長手方向にプレスする第２のプレス部と、を備え、
表面に融着層が形成された銅線を、前記雄型と前記雌型とを嵌合させて形成した空隙に巻線し、前記巻線に通電して融着層を熱溶融した後、前記第１のプレス部及び前記第２のプレス部により各々のプレス方向にプレスする製造装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の励磁コイルの製造方法であって、表面に融着層が形成された銅線を、雄型と雌型とを嵌合させて形成した空隙に巻線し、前記巻線に通電して融着層を熱溶融した後、コイル長手方向と直交する方向に積層された銅線束を第１のプレス部によりプレスすると共に、コイル長手方向の両端部においてコイル長手方向に積層された銅線束を第２のプレス部によりプレスするコイル製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の励磁コイルを含む磁場発生手段と、発熱ローラにベルトを張架してなり、該磁場発生手段の発生磁場により電磁誘導発熱して被加熱材を加熱する加熱回転体と、を具備した加熱装置。
【請求項１１】
記録材上に形成されたトナー画像を加熱する請求項１０記載の加熱装置と、加熱溶融したトナー画像を記録材上に定着させる定着ローラと、を備えた定着装置。
【請求項１２】
記録材にトナー画像を形成する作像手段と、記録材上に形成されたトナー画像を溶融定着させる請求項１１記載の定着装置と、を備えた画像形成装置。
【請求項１３】
第１の長手部と、第２の長手部と、前記第１の長手部と第２の長手部を連結する２つの渡り部と、で構成され、前記第１の長手部と前記第２の長手部は同一方向に湾曲され、前記第１の長手部と前記第２の長手部の少なくとも一方の垂直断面形状は、曲率の異なる少なくとも２つの領域で形成したことを特徴とする誘導加熱用励磁コイル。
【請求項１４】
第１の長手部と第２の長手部の少なくとも一方の垂直断面形状は、第１の円弧部と前記第１の円弧部から伸びた前記第１の円弧とは曲率の異なる第２の円弧部で形成したことを特徴とする請求項１３の誘導加熱用励磁コイル。
【請求項１５】
第１の長手部と第２の長手部の少なくとも一方の垂直断面形状は、第１の円弧部と前記第１の円弧部から伸びた平坦部で形成したことを特徴とする請求項１３の誘導加熱用励磁コイル。
【請求項１６】
雄型と、雌型と、第１のプレス型と、雄型に配置した巻線ガイドと、雌型に配置した巻線ガイドとを備え、前記雄型に配置した巻線ガイドは外部制御手段により駆動される長手方向コイル長を形成する第２のプレス型とした構成とし、雄型と雌型の巻間に巻線した自己融着銅線を熱溶融し、前記第１のプレスと第２のプレス型にて所要形状に成形したことを特徴とする請求項１３の誘導加熱用励磁コイル。
【請求項１７】
前記励磁コイルの端部は前記励磁コイルの第１の円弧部の中心位置より発熱体に沿って伸びた構成としたことを特徴とする請求項１３の誘導加熱用励磁コイル。
【請求項１８】
前記励磁コイルの長手方向の垂直断面形状は、長手方向部の曲面を一部分変えたことを特徴とする請求項１３の誘導加熱用励磁コイル。
【請求項１９】
前記励磁コイルは、撚り線外径が２ｍｍ以下のリッツ線束を複数束同時に巻線したことを特徴とする請求項１３の誘導加熱用励磁コイル。
【請求項２０】
雄型と、雌型と、第１のプレス型と、雄型に配置した巻線ガイドと、雌型に配置した巻線ガイドとを備え、前記雄型に配置した巻線ガイドは外部制御手段により駆動される長手方向コイル長を形成することを特徴とする第２のプレス型とした構成の製造装置。
【請求項２１】
雄型と雌型を所定の位置で連結し、前記連結により生成された空隙に銅線を巻線し、融着銅線の融着層部分を溶融手段で溶融し、第１のプレスと第２のプレス型にて所要形状に成形することにより請求項１６記載の誘導加熱用励磁コイルを製造する励磁コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱方式の加熱装置に適用可能な励磁コイルおよびその製造方法に関し、特に電子写真装置あるいは静電記録方式を採用した複写機、ファクシミリ又はプリンタ等の画像形成装置において未定着画像を定着する定着装置に備えられる加熱装置に使用可能な励磁コイルおよびその製造方法に関する。さらに、本発明は、前記誘導加熱用励磁コイルを用いた電磁誘導方式の加熱装置、前記加熱装置を具備した電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリンタ、複写機などの画像形成装置に備えられる定着装置は、省エネルギ化および高速化の為、ハロゲンランプ等に代えて、電磁誘導加熱方式の加熱装置を備えたものが広く採用されるようになってきている。かかる電磁誘導加熱方式の加熱装置は、発熱体に対し励磁コイルが生成した磁界を印加して、発熱体を加熱する。この加熱装置は、例えば、転写紙やＯＨＰシートなどの記録媒体上に形成された未定着画像を加熱する定着装置として用いることができる。
【０００３】
ところで、かかる励磁コイルを備えた加熱装置は、円筒状をなす発熱ローラに励磁コイルが発生させた磁界を印加し、発熱ローラの表層を形成する導電層に渦電流を発生させ、この渦電流により生じるジュール熱によって導電層を加熱する。一般に、励磁コイルの形状は、円筒状をなす発熱ローラの外形に沿うような形状とすることが効果的である。定着ローラと発熱ローラと両ローラ間に張架した耐熱性の無端帯状ベルトとを備える定着装置が知られている。このような無端帯状ベルトを備える定着装置においても、発熱ローラ及び無帯状ベルトに沿うように、励磁コイルを近接配設することが望まれる。
【０００４】
また、励磁コイルを略円筒状に形成する場合、略円筒状のコイル形状を安定して保持するため、従来はコイル線材を略平面状に巻線した後、コイル形状保持部材ともに所望の形状（半円筒形状）に変形させていた（例えば特許文献１）。なお、励磁コイルを略円筒状に形成すると、発熱体の温度分布が不均一となる場合がある。発熱分布を均一化するために、励磁コイルと発熱体との距離を部分的に変化させて、部分的に励磁コイルを発熱体から遠ざけるように変形させることが提案されている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−２４３５４５号公報
【特許文献２】特開平９−２６７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、定着ローラと発熱ローラとの間に無端帯状の耐熱性ベルトを張架する定着装置の場合、定着ローラよりも発熱ローラの径を小さくすると、無端帯状の耐熱ベルトが定着ローラに向かって扇状に拡がることになる。また、耐熱性ベルトは回転に伴い発熱ローラとの接触部位近傍において膨らみを生じることがある。
【０００６】
発熱ローラの曲率に合わせて略半円筒状に形成した励磁コイルを、発熱ローラに近接配置しようとしても、励磁コイルの開口側の端部が、扇状に拡がった耐熱性ベルト又は膨らみを生じた耐熱性ベルトと干渉する不具合が生じる。励磁コイルと耐熱性ベルトとの干渉を回避するためには、励磁コイルの配設範囲を発熱ローラと耐熱性ベルトとの接触部位Ｌに制限すれば良いが、それでは接触部位Ｌを越えるより広い範囲まで励磁コイルを近接配置して効率良く加熱したいとの要望に応えられない。また、励磁コイルと耐熱性ベルトとの干渉を回避するために、耐熱性ベルトと励磁コイルとの距離を干渉しない程に十分離したのでは、励磁コイルと発熱ローラとの間で磁気結合が悪くなり、発熱ロスが発生する課題がある。
【０００７】
なお、特許文献１では、平板状のコイル巻き治具上に平板状のコイル形状保持部材を固定し、前記コイル形状保持部材の平面上にコイル線材を略平面状に巻いたあと、コイルを加圧し、略平面状のコイルをコイル形状保持部材と一緒に軟化温度まで加熱してコイル表面形状にならった形状に変形させている。
【０００８】
しかしながら、加圧した平面状のコイルをコイル形状保持部材とともに所要に変形させるとき、略平面状に巻線された励磁コイル銅線の曲げ方向に対し、外側は銅線を延ばす方向に内側は圧縮する方向にストレスが加わる。この結果、銅線の絶縁被覆にストレスが加わり、絶縁被覆の劣化が問題となった。特に誘導加熱装置に使用する励磁コイル銅線は、銅線の細い素線を数十本撚り合せたリッツ線を使用するため顕著であった。
【０００９】
また特許文献２に開示されるように、発熱分布を均一化するために励磁コイルの曲げ量を利用すると、さらにコイルにかかるストレスは大きくなり銅線の絶縁被覆にかかる応力はさらに大きくなる課題があった。
【００１０】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、発熱ローラと耐熱性ベルトとの接触部位に限定されずにそれよりも広い範囲で発熱ローラ及び耐熱性ベルトに近接配置可能な形状を有する誘導加熱用励磁コイルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決する為に、本発明の誘導加熱用励磁コイルは、発熱ローラの曲面形状に沿わせた曲率を有する曲面部と、前記曲面部から前記加熱回転体のベルト入側に延出し前記曲面部とは異なる曲率を有する第１の延出部と、前記曲面部から前記加熱回転体のベルト出側に延出し前記曲面部又は前記第１の延出部の少なくとも一方とは異なる曲率を有する第２の延出部と、を有するものとした。
【００１２】
この構成により、耐熱ベルトの形状にあわせて、誘導加熱するための最適な磁界を形成する高精度の誘導加熱用励磁コイルおよびその製造方法を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発熱ローラと耐熱性ベルトとの接触部位に限定されずにそれよりも広い範囲で発熱ローラ及び耐熱性ベルトに近接配置可能な形状を有する誘導加熱用励磁コイルおよびその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の態様は、発熱ローラにベルトを張架してなる加熱回転体に近接して配設され該加熱回転体に誘導電流を生じさせて発熱させる励磁コイルであって、前記発熱ローラの曲面形状に沿わせた曲率を有する曲面部と、前記曲面部から前記加熱回転体のベルト入側に延出し前記曲面部とは異なる曲率を有し加熱回転体のベルト入側形状に合わせた第１の延出部と、前記曲面部から前記加熱回転体のベルト出側に延出し前記曲面部又は前記第１の延出部の少なくとも一方とは異なる曲率を有し加熱回転体のベルト出側形状に合わせた第２の延出部と、を有する励磁コイルである。
【００１５】
このような励磁コイルによれば、発熱ローラとは異なる曲率となる加熱回転体のベルト入側及びベルト出側において第１の延出部及び第２の延出部が加熱回転体のベルト入側形状及びベルト出側形状に沿った形状となるので、発熱ローラと耐熱性ベルトとの接触部位に限定されずに、それよりも広い範囲で発熱ローラ及び耐熱性ベルトに励磁コイルを近接配置可能になる。
【００１６】
本発明の第２の態様は、第１の態様の励磁コイルにおいて、前記第１の延出部は平坦状をなすベルト入側のベルトの形状に合わせて平面状をなし、前記第２の延出部は外側に膨らむベルト出側のベルトの形状に合わせて曲面状をなすものとした。
【００１７】
これにより、加熱回転体のベルト入側形状が曲面部とは異なる曲率の平坦形状をしていても、加熱回転体のベルト入側において励磁コイルを近接配置できる。また、加熱回転体のベルト出側形状が曲面部とは異なる曲率の曲面形状をしていても、加熱回転体のベルト出側において励磁コイルを近接配置できる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第１の態様の励磁コイルにおいて、前記第１の延出部は平坦状をなすベルト入側のベルトの形状に合わせて平面状をなし、前記第２の延出部は平坦状をなすベルト出側のベルトの形状に合わせて平坦状をなすものとした。
【００１９】
これにより、加熱回転体のベルト入側形状が曲面部とは異なる曲率の平坦形状をしていても、加熱回転体のベルト入側において励磁コイルを近接配置できる。また、加熱回転体のベルト出側形状が曲面部とは異なる曲率の平坦状をしていても、加熱回転体のベルト出側において励磁コイルを近接配置できる。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第１の態様の励磁コイルにおいて、前記第１の延出部は外側に膨らむベルト入側のベルトの形状に合わせて曲面状をなし、前記第２の延出部は外側に膨らむベルト出側のベルトの形状に合わせて曲面状をなすものとした。
【００２１】
これにより、加熱回転体のベルト入側形状が曲面部とは異なる曲率の曲面形状をしていても、加熱回転体のベルト入側において励磁コイルを近接配置できる。また、加熱回転体のベルト出側形状が曲面部とは異なる曲率の曲面形状をしていても、加熱回転体のベルト出側において励磁コイルを近接配置できる。
【００２２】
本発明の第５の態様は、第１から第４の態様のいずれかの態様の励磁コイルにおいて、前記第１の延出部及び第２の延出部は、ベルトに沿って、発熱ローラの回転軸より先方へ延出しているものとした。
【００２３】
これにより、第１の延出部及び第２の延出部が、ベルトに沿って、発熱ローラの回転軸より先方へ延出したので、加熱回転体の周囲を十分に広い範囲で囲い込むことができる。
【００２４】
本発明の第６の態様は、第１から第５の態様のいずれかの態様の励磁コイルにおいて、加熱回転体において他の部位に比べて発熱量が高くなる部位と対向する箇所のコイル厚を薄くした。
【００２５】
これにより、発熱体の温度分布を細かく調整し、発熱体全体に渡って均一な温度分布とすることができ、高精度な励磁コイルを提供できるという利点がある。
【００２６】
本発明の第７の態様は、第１から第６の態様のいずれかの態様の励磁コイルにおいて、表面に融着層が形成された導線を、雄型と雌型とを嵌合させて形成した空隙に巻線し、前記巻線に通電して融着層を熱溶融した後、コイル長手方向と直交する方向に積層された銅線束を第１のプレス部によりプレスすると共に、コイル長手方向の両端部においてコイル長手方向に積層された銅線束を第２のプレス部によりプレスして製造した。
【００２７】
これにより、巻線の際に加熱回転体の形状にあった励磁コイルの曲面を成形するので、巻線後に銅線へ力を加えることが無く、従って巻線後の断面形状を変化させることがなく、銅線の絶縁被覆にストレスを加えることがなくなり信頼性が向上する。
【００２８】
本発明の第８の態様は、加熱回転体の曲面形状に合わせた曲率を有する先端部と、前記先端部から連続面を形成し加熱回転体の曲面とは異なる曲率を有する第１の側壁と、前記先端部から前記第１の側壁とは反対側に連続面を形成し前記加熱回転体又は前記第１の側壁の少なくとも一方と異なる曲率を有する第２の側壁とを有する雄型と、前記雄型に対応した形状の凹部を有し、前記雄型と嵌合して空隙を形成する雌型と、前記雄型に設けられ、巻線時に銅線を前記空隙に導いてコイル長手方向の端部にてコイル長手方向に銅線を積層するように雄型に巻回させる雄型巻線ガイドと、前記雌型に設けられ、巻線時に銅線を前記空隙に導いてコイル長手方向と直交する方向に銅線を積層するように雄型に巻回させる雌型巻線ガイドと、前記コイル長手方向と直交する方向に積層した銅線束を該直交方向にプレスする第１のプレス部と、コイル長手方向の端部にてコイル長手方向に積層した銅線束を該長手方向にプレスする第２のプレス部と、を備え、表面に融着層が形成された銅線を、前記雄型と前記雌型とを嵌合させて形成した空隙に巻線し、前記巻線に通電して融着層を熱溶融した後、前記第１のプレス部及び前記第２のプレス部により各々のプレス方向にプレスする製造装置である。
【００２９】
このような製造装置によれば、巻線の際に加熱回転体の形状にあった励磁コイルの曲面を成形するので、巻線後に銅線へ力を加えることが無く、従って巻線後の断面形状を変化させることがなく、銅線の絶縁被覆にストレスを加えることがなくなり信頼性が向上する。また、誘導加熱用励磁コイルの形状寸法を小型の金型で構成することができ、コンパクトな製造装置とすることができる。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第１から第６の態様のいずれかに記載の励磁コイルの製造方法であって、表面に融着層が形成された銅線を、雄型と雌型とを嵌合させて形成した空隙に巻線し、前記巻線に通電して融着層を熱溶融した後、コイル長手方向と直交する方向に積層された銅線束を第１のプレス部によりプレスすると共に、コイル長手方向の両端部においてコイル長手方向に積層された銅線束を第２のプレス部によりプレスするものである。
【００３１】
この製造方法によれば、融着線で固着したコイルを成型することができるため、コイル保持部材とともに所要に変形させることがなく、成形した励磁コイルを単体で取り扱うことができる。
【００３２】
本発明の第１０の態様は、第１から第６の態様のいずれかに記載の励磁コイルを含む磁場発生手段と、発熱ローラにベルトを張架してなり、該磁場発生手段の発生磁場により電磁誘導発熱して被加熱材を加熱する加熱回転体と、を具備した加熱装置である。
【００３３】
この構成によれば、誘導加熱するための最適な磁界を生成可能な誘導加熱用励磁コイルの作用により、加熱定着する発熱体を効率よく加熱することができる。
【００３４】
本発明の第１１の態様は、記録材上に形成されたトナー画像を加熱する第１０の態様の加熱装置と、加熱溶融したトナー画像を記録材上に定着させる定着ローラと、を備えた定着装置である。
【００３５】
この構成によれば、記録媒体上に形成された未定着画像を定着装置により回転軸方向の加熱幅全体に渡り均一に加熱定着することができる画像形成装置を提供できる。
【００３６】
本発明の第１２の態様は、記録材にトナー画像を形成する作像手段と、記録材上に形成されたトナー画像を溶融定着させる第１１の態様の定着装置と、を備えた画像形成装置である。
【００３７】
この構成によれば、記録媒体上に形成された未定着画像を定着装置により回転軸方向の加熱幅全体に渡り均一に加熱定着することができる画像形成装置を提供できる。
【００３８】
本発明の第１３の態様の誘導加熱用励磁コイルは、第１の長手部と、第２の長手部と、第１の長手部と第２の長手部を連結する２つの渡り部と、で構成され、第１の長手部と第２の長手部は同一方向に湾曲され、第１の長手部と第２の長手部の少なくとも一方は、曲率の異なる少なくとも２つの領域で形成したことを特徴とする構成を採る。
【００３９】
この構成によれば、耐熱ベルトの形状にあわせて、誘導加熱するための最適な磁界を形成する高精度の誘導加熱用励磁コイルを提供できる。
【００４０】
本発明の第１４の態様の誘導加熱用励磁コイルは、第１の長手部と第２の長手部の少なくとも一方の断面は、第１の円弧部と第１の円弧部から伸びた第２の円弧部で形成した構成を採る。
【００４１】
この構成によれば、発熱ローラの形状および無端帯状耐熱ベルトの回転動作時の形状にあわせて、誘導加熱するための最適な磁界を形成する高精度の誘導加熱用励磁コイルを提供できる。
【００４２】
本発明の第１５の態様の誘導加熱用励磁コイルは、第１の長手部と第２の長手部の少なくとも一方の断面は、第１の円弧部と第１の円弧部から伸びた平坦部で形成した構成を採る。
【００４３】
この構成によれば、発熱ローラと耐熱性ベルトの接触面の範囲では、第１の円弧にあわせてまた接触面の外では張架された無端帯状ベルトに沿って、誘導加熱するための最適な磁界を形成する高精度の誘導加熱用励磁コイルを提供できる。
【００４４】
本発明の第１６の態様の誘導加熱用励磁コイルは、第１３の態様の誘導加熱用励磁コイルにおいて、雄型と、雌型と、第１のプレス型と、雄型に配置した巻線ガイドと、雌型に配置した巻線ガイドとを備え、雄型に配置した巻線ガイドは可動構造でコイル端部を成形する第２のプレス型とした構成とし、雄型と雌型の巻間に巻線した自己融着導線を熱溶融し、第１のプレスと第２のプレス型にて所要形状に成形した構成を採る。
【００４５】
この構成によれば、雄型および雌型の曲面形状をコイル保持部材に沿った曲面とすることで、コイル部材に沿った励磁コイル曲面とすることができるとともに、第１のプレスでコイルの幅を、第２のプレスで、長手方向の幅を高精度に決定できる。
【００４６】
本発明の第１７の態様の誘導加熱用励磁コイルは、第１３の態様の誘導加熱用励磁コイルにおいて、励磁コイルの端部を励磁コイルの第１の円弧部の中心位置より発熱体に沿って伸びた構成とした。
【００４７】
この構成によれば、励磁コイルの励磁幅がさらに広がり、発熱ローラや耐熱ベルト表面の渦電流量がさらに増加し少ない電流でも発熱ができるようになる。
【００４８】
本発明の第１８の態様の誘導加熱用励磁コイルは、励磁コイルの雌型断面形状を、長手方向の垂直曲面形状部の一部分を変えた形状の構成を採る。
【００４９】
この構成によれば、部分的に励磁コイルを変形させることなく、長手方向の断面形状を変えることで、励磁コイルの発生する磁界分布を変え発熱部材を発熱する磁界を制御できるため、銅線の絶縁被膜が劣化せず、しかも、発熱部材の長手方向の温度分布を均一化できる。
【００５０】
本発明の第１９の態様の誘導加熱用励磁コイルは、撚り線外径が２ｍｍ以下のリッツ線束を複数束同時に巻線した構成を採る。
【００５１】
この構成によれば、発熱体の発熱分布を調整のために励磁コイル厚みを薄く構成する場合励磁コイルの厚みを部分的に２ｍｍ以下の厚みにも巻線ができる。
【００５２】
本発明の骨子は、雄型と雌型とプレス型を有する金型でコイル保持部材に沿った形状に予め巻線成形することで、巻線後に銅線へ力を加えることが無いため高信頼性のコイルを提供できるとともに、雄型もしくは雌型の曲面形状を長手方向の一部を変えることで、定着器の長手方向全体で均一化することができるようにしたことである。
【００５３】
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００５４】
（実施の形態１）
以下、励磁コイルを備えた加熱装置として定着装置の例を説明する。
【００５５】
図１は、本発明の実施の形態１に係わる画像形成装置を示す断面図である。図１において、電子写真感光体（『以下感光ドラム』という）１１は、矢印の方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器１２によってマイナスの暗電位Ｖ０に一様に帯電される。ビームスキャナ１３は、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスト装置から入力される画像装置の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビーム１４を出力する。帯電された感光ドラム１１の表面は、このレーザビーム１４によって走査露光される。これにより、感光ドラム１１の露光部分は電位絶対値が低下して明電位ＶＬとなり静電潜像が形成される。この潜像は現像器１５のマイナスに帯電したトナーによって現像され顕像化される。
【００５６】
現像器１５は、回転駆動される現像ローラ１６を備えている。現像ローラ１６は感光ドラム１１と対向して配置されており、その外周面には、トナーの薄層が形成される。現像ローラ１６には、その絶対値が感光ドラム１１の暗電位Ｖ０よりも小さく、明電位ＶＬよりも大きい現像バイアスが印加されており、これにより現像ローラ１６上のトナーが感光ドラム１１の明電位ＶＬにのみ転写されて、潜像が顕像化される。
【００５７】
一方、給紙部１７からは記録材２０５が一枚ずつ給送され、レジストローラ対１８を経て、感光ドラム１１と転写ローラ１９のニップ部へ、感光ドラム１１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。そして、感光ドラム１１上のトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ１９により記録材２０５に順次転写される。記録材２０５が分離されたあとの感光ドラム１１は、その表面の転写残りトナー等の残留物がクリーニング装置２０によって除去され、繰り返し次の画像形成に供される。
【００５８】
定着ガイド２１によって、転写後の記録材２０５の定着装置２２への移動が案内される。記録材２０５は感光ドラム１１から分離された後、定着装置２２へ搬送され、これにより記録材２０５上に転写されたトナー像が定着される。排紙ガイド２３によって定着装置２２を通過した記録材２０５が装置外へ案内される。これらの定着紙ガイド２１、排紙ガイド２３は、ＡＢＳなどの樹脂によって構成されている。尚、定着ガイド２１、排紙ガイド２３は、アルミなどの非磁性体の金属によって構成することもできる。トナー像が定着された後の記録材２０５は排紙トレイ２４へ案内される。
【００５９】
装置本体の底板２５、装置本体の天板２６、本体シャーシ２７は、一体となって装置全体の強度を担うものである。これらの部材は磁性材料である鋼を基材とし、亜鉛メッキを施した材料によって構成されている。
【００６０】
冷却ファン２８は装置内に気流を発生させる。またアルミなどの非磁性体の金属を含む遮蔽部材としてのコイルカバー２９は、励磁コイル１０５及びアーチコア１０６の背面を覆うように構成されている。
【００６１】
次に、図１に示す画像形成装置に装備した定着装置について詳細に説明する。図２は定着装置の構造を示す側断面図である。
【００６２】
図２に示す定着装置は、円筒状をなす第１の回転体としての発熱ローラ２０１と、該発熱ローラ２０１から離間配置された定着ローラ２０２とを備える。発熱ローラ２０１と定着ローラ２０２との間に第２の回転体としての無端帯状の発熱ベルト２０３を張架している。発熱ベルト２０３は定着ローラ２０２の回転により矢印Ａ方向に回転する。定着ローラ２０２に対して発熱ベルト２０３を挟んで加圧ローラ２０４を圧接させている。定着ローラ２０２に加圧ローラ２０４を圧接させることにより両者間にニップ部を形成する。発熱ローラ２０１と定着ローラ２０２との中間点において発熱ベルト２０３の温度を検出する温度センサ１１２を備える。
【００６３】
一方、発熱ベルト２０３を挟んで発熱ローラ２０１の外周面の半分以上を覆うように励磁コイルユニットを設けている。励磁コイルユニットは、発熱ローラ２０１と発熱ベルト２０３とが接触する接触部位Ｌ及び接触部位Ｌから発熱ベルト２０３の入側及び出側に所定距離だけ伸びた領域（以下、非接触部位と呼ぶ）までの広い範囲にわたり、近接配置されている。
【００６４】
図３（ａ）は励磁コイルユニットの上面図であり、図３（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面（又はＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面）を示す図である。また、図４（ａ）は励磁コイル１０５の外観図であり、図４（ｂ）は励磁コイル１０５の側面図、図４（ｃ）は同図（ｂ）におけるＦ−Ｆ断面を示す図である。
【００６５】
励磁コイルユニットは、交番磁界を発生する励磁コイル１０５と、励磁コイル１０５の背面を覆うアーチ状に形成されたアーチコア１０６と、励磁コイル１０５の巻回中心に配置されたセンターコア１０７と、励磁コイル１０５の巻回束の両端に配置されたサイドコア１０８と、を有する。コアの材料は、フェライト、パーマロイ等の強磁性体を用いることができる。
【００６６】
センターコア１０７とサイドコア１０８はアーチコア１０６と共に磁路を構成している。このため発熱ベルト２０３の外側では、励磁コイル１０５によって生成された磁束の大半がこの３種類のコアを通過しコアの外部への漏洩磁束を減らしている。なお、これら３種類のコアは必ずしもすべてが必要でなく、１種類の場合もあるし、いくつか組合せる場合もあるし、ない場合もある。なお、センターコア１０７及びサイドコア１０８はアーチコア１０６と一体でもよいし別々の部材を組み合わせてもよい。
【００６７】
励磁コイル１０５、アーチコア１０６、センターコア１０７、サイドコア１０８をコイル保持部材１０９に固定している。コイル保持部材１０９は、概略的には半円柱状をなす半円柱状部１０９ａと、該半円柱状部１０９ａの両側の外縁部から水平方向にそれぞれ延出したフランジ部１０９ｂとを有する。コイル保持部材１０９の双方のフランジ部１０９ｂに長尺な２本のサイドコア１０８をそれぞれ配置している。励磁コイル１０５はコイル保持部材１０９の半円柱状部１０９ａと略同一形状を有しており、コイル保持部材１０９に巻き付けることなく、半円柱状部１０９ａ上に載置している。励磁コイル１０５は、その中央部に長手方向に沿って開口部１０５ｄ（図４）を形成しており、その開口部１０５ｄにセンターコア１０７を配置している。コイル保持部材１０９の長手方向の複数箇所で励磁コイル１０５及びセンターコア１０７を跨ぐように複数のアーチコア１０６を配置している。
【００６８】
コイル保持部材１０９は発熱ローラ２０１と励磁コイル１０５との断熱部材としても機能する。発熱ローラ部分の温度は、定着温度の例えば１７０℃に達するため、近接している励磁コイル１０５へ輻射熱をコイル保持部材１０９が遮断し、励磁コイル１０５の発熱を抑制できる。
【００６９】
発熱ローラ２０１の内部に対向コア１１０を配置している。なお、対向コア１１０の材料は、フェライト、パーマロイ等の強磁性体を用いることができる。対向コア１１０は、前記励磁コイル１０５で生成される磁束の大半が前記対向コア１１０を通るので、励磁コイル外側への漏洩磁束が少なく、励磁コイルの磁束を有効に活用できる。
【００７０】
ここで、励磁コイル１０５の形状について詳しく説明する。上記したように、励磁コイル１０５はコイル保持部材１０９の半円柱状部１０９ａに載置するため、半円柱状部１０９ａと略同一形状を有している。なお、必ずしも励磁コイル１０５の形状を半円柱状部１０９ａと略同一形状にする必要はないが、安定設置の観点から同一形状の方が望ましい。
【００７１】
半円柱状部１０９ａは、接触部位Ｌ（図２）に対向する対向部位１０９ｃを発熱ローラ２０１と略同一の曲率面に形成していて、接触部位Ｌに対する対向部位１０９ｃの先端からフランジ１０９ｂまでの延出部１０９ｄを定着ローラ２０２に向かって扇状に拡がる発熱ベルト２０３にほぼ一定の距離で近接するが、接触しない角度にて延出した略平坦面に形成している。
【００７２】
これにより、発熱ローラ２０１が定着ローラ２０２の径よりも小さいために発熱ベルト２０３が定着ローラ２０２に向かって扇状に拡がっていても、接触部位Ｌに対しては対向部位１０９ｃが同一の曲率で均一の距離で近接配置され、接触部位Ｌ先端からベルト入側及び出側の双方に伸びる非接触部位に対しては延出部１０９ｄが発熱ベルト２０３にほぼ均一の距離で近接配置される。
【００７３】
励磁コイル１０５を、コイル保持部材１０９の半円柱状部１０９ａと略同一形状にすることにより、励磁コイル１０５をコイル保持部材１０９と同様に、接触部位Ｌに対しては同一の曲率で均一の距離にて近接配置でき、接触部位Ｌ先端からベルト入側及び出側の双方に伸びる非接触部位に対しては発熱ベルト２０３にほぼ均一の距離で近接配置できる。
【００７４】
すなわち、図４（ｃ）に示すように、励磁コイル１０５は、発熱ローラ２０１と同一の曲率となる接触部位Ｌに対向する曲面部１０５ａは発熱ローラ２０１と同一の曲率に形成しており、接触部位Ｌ先端からベルト入側及び出側の双方に伸びる非接触部位に対向する延出部１０５ｂは扇状に拡がる発熱ベルト２０３に対して略一定の距離となる略平坦面に形成している。
【００７５】
このように、励磁コイル１０５の形状を、接触部位Ｌの曲率面及び非接触部位の曲率面（本例では曲率無限大となる平面）に対応して、それぞれの対向箇所において同一の曲率面又は平面を持つようにしたので、発熱ベルト２０３の表面の導電層を流れる渦電流の発生面積を増大させることができ、発熱ベルト２０３の発熱量を増大させることができる。
【００７６】
なお、図２に示す定着装置では励磁コイルユニットから磁界を印加される対象が、一様の曲率を有する接触部位Ｌと扇状に拡がる平坦部とであったので、励磁コイル１０５（及びコイル保持部材１０９）の形状をそれに合わせて曲率面（１０５ａ）と平坦面（１０５ｂ）とで構成したが、磁界印加対象が別の形状をしている場合は該形状に合わせて第１の曲率面と第２の曲率面の組合せや、延出部の一方が平坦部で他方が第１の曲率面と異なる曲率を有する第２の曲率面とすることもできる。
【００７７】
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に励磁コイルの形状の変形例を示す。
【００７８】
図５（ａ）に示す変形例は、励磁コイル１０５のベルト入側において曲面部１０５ａから延出した延出部Ｈ１を対向する発熱ベルト２０３と略平行に延出させて平坦面状に形成し、ベルト出側において曲面部１０５ａから延出した延出部Ｈ２を発熱ベルト２０３の膨らみに対応した曲率を有する曲率面にて形成している。
【００７９】
定着装置によっては、ベルト入側では膨らみが生じないが、ベルト出側において外側に膨らみが発生する場合がある。このような定着装置に適合させるためには、左右の延出部Ｈ１，Ｈ２の曲率（平面を含む）をベルトの状態に応じて変える必要がある。図５（ａ）に示す変形例によれば、ベルト出側においてだけ外側に膨らみが発生する特性を持つ定着装置において励磁コイル１０５と発熱ベルト２０３との距離を一定に保ち、均一の磁界を印加できる。
【００８０】
図５（ｂ）に示す変形例は、励磁コイル１０５のベルト入側及びベルト出側の双方において曲面部１０５ａから延出した双方の延出部Ｈ１を各々対向する発熱ベルト２０３と略平行に延出させて平坦面状に形成した例である。特に、延出部Ｈ１を、発熱ローラ２０１の回転軸を通る水平線よりも定着ローラ２０２側に延ばしている。従来は励磁コイル全体を一様な曲率面に形成していたので長さを十分に確保することは難しいが、本発明製品は図５（ｂ）に示すように発熱ベルト２０３のベルト入側及びベルト出側の双方において膨らみが発生しない場合には延出部Ｈ１の長さを十分に確保できる。なお、図５（ａ）（ｃ）に示す変形例では延出部Ｈ１、Ｈ２の曲率形状をベルトの状態に応じて均一距離が保たれるように成形しているので、図５（ｂ）に示す変形例と同様の長さを確保できている。
【００８１】
このように、励磁コイル１０５における延出部Ｈ１の長さを十分に確保することにより、これまでよりも広い範囲で均一に磁界を印加できるので、発熱効率を改善させることができる。
【００８２】
図５（ｃ）に示す変形例は、励磁コイル１０５のベルト入側において曲面部１０５ａから延出した延出部Ｈ２を対向する発熱ベルト２０３の膨らみに対応した曲率の曲率面にて形成し、ベルト出側において曲面部１０５ａから延出した延出部Ｈ２を発熱ベルト２０３の膨らみに対応した曲率の曲率面にて形成している。
【００８３】
定着装置によっては、ベルト入側及びベルト出側の双方において膨らみが発生する場合がある。このような定着装置に適合させるためには、左右の延出部Ｈ２，Ｈ２の曲率をベルトの膨らみ状態に応じて湾曲させる必要がある。図５（ｃ）に示す変形例によれば、ベルト入側及びベルト出側の双方において膨らみが発生する特性を持つ定着装置において励磁コイル１０５と発熱ベルト２０３との距離を一定に保ち、均一の磁界を印加できる。
【００８４】
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す励磁コイルにおいて各延出部（Ｈ１，Ｈ２）は、発熱ローラ２０１の回転中心（原点Ｏ）を通る水平線より定着ローラ側へ５ｍｍだけ延出させている。実験の結果、発熱ベルト２０３が１７０°Ｃまで立ち上がるのに要する時間を２秒短縮できることが判明した。延出部（Ｈ１，Ｈ２）の長さは、発熱ローラ２０１の原点Ｏを通る水平線より定着ローラ側へ１０ｍｍ以下にすることが望ましい。１０ｍｍを越えると、発熱ローラ２０１内に配置された対向コア１１０との結合の効果が少なくなるからである。
【００８５】
次に、定着装置を構成する構成要素の材料について説明する。
【００８６】
発熱ローラ２０１は、たとえばＦｅ、Ｎｉ、及びその合金類（ＳＵＳ等）の中空円筒状の強磁性金属部材からなり、外径がたとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍ、肉厚がたとえば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとされて、低熱容量で昇温の速い構成となっている。
【００８７】
定着ローラ２０２は、たとえばＳＵＳ等の金属製の芯金２０２ａと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金２０２ａを被覆した弾性部材２０２ｂとを含む。そして、加圧ローラ２０４からの押圧力でこの加圧ローラ２０４との間に所定幅の接触部（ニップ部Ｎ）を形成するために外径を２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度として発熱ローラ２０１より大きくしており、弾性部材２０２ｂの肉厚を３〜８ｍｍ程度、硬度を１５〜５０°（Ａｓｋｅｒ  Ｃ）程度としている。
【００８８】
これにより、発熱ローラ２０１の熱容量が定着ローラ２０２の熱容量より小さくなるので、発熱ローラ２０１が急速に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
【００８９】
発熱ベルト２０３は、基材がガラス転移点３６０（℃）のポリイミド樹脂中に導電性の粉末、例えば、鉄粉、Ａｌ粉、銀粉、銅粉当を分散して導電層を形成した直径３０ｍｍ〜６０ｍｍ、厚さ４０μｍ〜１００μｍの薄肉の無端状ベルトで構成されている。前記導電層は、厚さ１０μｍ銀層を２〜３積層した構成としてもよい。また、さらに、この発熱ベルト２０３の表面には、離型性を付与するために、フッ素樹脂を含む厚さ５μｍの離型層（図示せず）を被覆してもよい。発熱ベルト２０３の基材のガラス転移点は、２００（℃）〜５００（℃）の範囲であることが望ましい。さらに、発熱ベルト２０３の表面の離型層としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂やゴムを単独であるいは混合して用いてもよい。
【００９０】
なお、発熱ベルト２０３の基材の材料としては、上述のポリイミド樹脂の他、フッ素樹脂等の耐熱性を有する樹脂、電鋳によるニッケル薄板及びステンレス薄板等の金属を用いることもできる。例えば、この発熱ベルト２０３は、厚さ４０μｍのＳＵＳ４３０（磁性）又はＳＵＳ３０４（非磁性）の表面に、厚さ１０μｍの銅メッキを施した構成のもの、あるいは厚さ３０〜６０μｍのニッケル電鋳ベルトであってもよい。
【００９１】
また、発熱ベルト２０３は、モノクロ画像の加熱定着用の像加熱体として用いる場合には離型性のみを確保すればよいが、この発熱ベルト２０３をカラー画像の加熱定着用の像加熱体として用いる場合にはゴム層を形成して弾性を付与することが望ましい。
【００９２】
加圧ローラ２０４は、たとえばＳＵＳまたはＡｌ等の熱伝導の高い金属製の円筒部材を含む芯金２０４ａと、この芯金２０４ａの表面に設けられた耐熱性およびトナー離型性の高い弾性部材２０４ｂとから構成されている。
【００９３】
励磁コイル１０５に使用する銅線は、素線径φ０．０５〜φ０．２の線を束ねたリッツ線束を１〜１０束組み合わせて形成される。リッツ線束の外径は最大で２ｍｍの外径の線束を組み合わせて使用しており、コイル厚みは２ｍｍの厚みにできる。さらに薄いコイル厚みに対応するために、リッツ線の１束の撚り本数を１０〜４０本で構成することができる。なお、リッツ線の外径は、ＪＩＳ  Ｃ３００５によれば、（数１）で算出できる。
【００９４】
【数１】
2006004908.tif 000003
なお、Ｄはリッツ線の外径、ｄはリッツ線の素線の外径、ｎは素線本数である。
【００９５】
リッツ線束を複数束組み合わせて同時に巻線することにより、巻間にあわせて励磁コイルの厚みの厚い部分と励磁コイルの薄い部分とが巻線できるようになる。また、素線径がφ０．２より大きい線径では高周波の交流電流による電気抵抗が大きくなり、励磁コイルの発熱が過大となる。
【００９６】
以上の定着装置の構成において、励磁コイル１０５には駆動電源（指示せず）から１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより励磁コイル１０５、アーチコア１０６、センターコア１０７およびサイドコア１０８と対向コア１１０間に交番磁界を発生する。そして、発熱ローラ２０１と発熱ベルト２０３との接触部位Ｌおよびその近傍部位である非接触部位においてこの交番磁界が発熱ローラ２０１に作用し、これらの内部では上記の磁界の変化を妨げる方向に渦電流が流れる。
【００９７】
この渦電流が発熱ローラ２０１の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として発熱ローラ２０１と発熱ベルト２０３との接触部位Ｌおよびその近傍部位である非接触部位において発熱ローラ２０１が電磁誘導発熱して加熱される。
【００９８】
このようにして加熱された発熱ベルト２０３は、定着ニップ部Ｎの入口側においてサーミスタなどの熱応答性の高い感温素子を含む温度センサ１１２により、ベルトの内面温度が検知される。
【００９９】
これにより、温度センサ１１２が発熱ベルト２０３の表面を傷付けることがないので、定着性能が継続的に確保されるとともに、発熱ベルト２０３の定着ニップ部Ｎに入る直前の温度が検知される。そして、この温度情報を基に出される信号に基づき加熱装置１００への投入電力を制御することにより、発熱ベルト２０３の温度がたとえば１７０℃に安定維持される。
【０１００】
定着装置の上流側に配設された画像形成部（図示せず）において記録材２０５上に形成されたトナー画像２０６が定着ニップ部Ｎに導入される際には、励磁ユニット及び発熱ローラ２０１等を含んだ加熱装置１００により加熱された発熱ベルト２０３の表面温度と裏面温度との差が小さくなった状態で定着ニップ部Ｎに送り込まれる。そのため、ベルト表面温度が設定温度に対して過度に高くなる、いわゆるオーバーシュートを抑え安定した温度制御を行うことが可能になる。
【０１０１】
以下、励磁コイルの製造方法について説明する。
【０１０２】
最初に励磁コイル１０５を製造する巻線機の構造について図６〜図１１を参照して説明する。
【０１０３】
図６は上述した励磁コイル１０５を製造する巻線機の斜視図であり、雄型と雌型とを離間した状態を示している。図７（ａ）（ｂ）は雄型と雌型とが嵌合した状態を示していて、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＧ−Ｇ断面を示す図である。図８は図７（ｂ）の拡大図である。
【０１０４】
この巻線機は、雄型３０１と、該雄型３０１との間に巻線空隙部Ｓ（図８）を形成して嵌合する雌型３０２とを備える。
【０１０５】
雄型３０１は、その長手方向の全幅に亘り雌型３０２側に略Ｕ字形に突出した半円柱状の凸部３０１ａを有する。図９（ａ）は凸部３０１ａの断面形状を示している。凸部３０１ａの半円柱状をなす先端部（領域Ｃ）は前述した接触部位Ｌの曲率形状と同一の曲率面を有している。当該先端部（領域Ｃ）から上方に連続する所定範囲（領域Ｈ）は前述した非接触部位と同一角度で扇状に拡がる平面形状を有している。すなわち、製品である励磁コイル１０５と同一形状を有する。なお、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す形状の励磁コイルを製造する場合は、各図に示す励磁コイルと同一形状を有する凸部３０１ａを用いることは言うまでもない。
【０１０６】
雄型３０１の凸部３０１ａの中央にはセンターキ３０５を配設し、凸部３０１ａの両側面には第１のプレス部３０３を凸部３０１ａの側面に対して摺動自在に配置し、凸部３０１ａの長手方向の両端には凸部３０１ａとは別体で雄型巻線ガイド３０４をそれぞれ配置している。
【０１０７】
雄型３０１は第１のプレス部３０３によるプレス方向と直交する水平面内で回転可能な回転板４０１に固定している。また第１のプレス部３０３は巻線機上側のプレス取付板（図示せず）に固定している。
【０１０８】
図７（ａ）に示すように、第１のプレス部３０３の両側の側壁から雄型巻線ガイド３０４の上方に突出させた取り付け部３０３ａ、３０３ｂに対して雄型ガイド駆動部３０７をそれぞれ固定している。雄型ガイド駆動部３０７はエアーシリンダ等を駆動源にした駆動装置で構成される。各雄型ガイド駆動部３０７を介して各雄型巻線ガイド３０４を保持している。
【０１０９】
図１１（ａ）（ｂ）に巻線空隙部Ｓに詰めた銅線束Ｗと第１のプレス部３０３と雄型巻線ガイド３０４との関係を示す。同図に示すように、雄型巻線ガイド３０４には、雄型ガイド駆動部３０７への取り付け側の上端部から下面に掛けての側面にテーパ３０４ａを形成している。テーパ３０４ａは巻線時に銅線を巻線空隙部Ｓへ導くように作用する。また雄型巻線ガイド３０４は、巻線空隙部Ｓへ導かれて凸部３０１ａに巻回された銅線束を、その長手方向の両側からプレスする時に該銅線束を押圧する押圧部３０４ｂを有している。各雄型ガイド駆動部３０７は、雄型３０１の凸部３０１ａに巻回した銅線束を、その長手方向の両側からプレスする時に雄型巻線ガイド３０４を矢印Ａ方向へ移動させる（図１１（ｂ））。
【０１１０】
一方、図８，図９（ｂ）に示すように、雌型３０２は、雄型３０１の凸部３０１ａに対応した曲面形状に形成された凹部３０２ａを有する。凹部３０２ａの中央部にはセンターキ３０５が嵌合する溝３０２ｂを設けている。雌型３０２の凹部３０２ａは雄型３０１の凸部３０１ａよりも僅かに大きいサイズにしており、図８に示すように雄型３０１と雌型３０２とを嵌合させたときに、凸部３０１ａと凹部３０２ａとの間に巻線を挿入可能な一様な幅の巻線空隙部Ｓを形成するようにしている。巻線空隙部Ｓの厚さは１〜５ｍｍが望ましい。
【０１１１】
図６に示すように、雌部３０２の凹部３０２ａを形成している両側壁の長手方向の端部に切り欠きを設けて巻初め引出口３０８及び巻終わり引出口３０９を形成している。巻終わり引出口３０９の直上に位置する凹部３０２ａ側壁の端面に雌型巻線ガイド３０６を設けている。同様に、巻初め引出口３０８を形成した凹部３０２ａ側壁端面とは逆側の側壁端面にもう一つ雌型巻線ガイド３０６を設けている。雌型巻線ガイド３０６は、雄型巻線ガイド３０４によって巻線空隙部Ｓへ落とし込まれた導線を再び引き上げるように作用するものである。そのため、雌型巻線ガイド３０６は凹部３０２ａ側壁上部の取り付け位置から巻線空隙部Ｓの底近傍まで先端部が伸びていてテーパ３０６ａを形成している。
【０１１２】
雌型３０２の下端面は巻線下側の回転板４０２に固定している。回転板４０２の上面には巻初め引出口３０８の近傍に通電電極の一方の端子３１０ａを設置し、巻終わり引出口３０９の近傍に通電電極の他方の端子３１０ｂを設置している。
【０１１３】
ここで、雌型３０２に形成した凹部３０２ａの形状について説明する。図９（ｂ）は雌型３０２に設けた凹部３０２ａの断面図である。凹部３０２ａは、雄型３０１が嵌合したときに凸部３０１ａの半円柱状をなす先端部（領域Ｃ）と対向する底近傍面（領域Ｃ）は前述した接触部位Ｌの曲率形状と同一の曲率面を有している。当該底近傍面（領域Ｃ）から上方に連続する所定範囲（領域Ｈ）は前述した非接触部位と同一角度で扇状に拡がる平面形状を有している。
【０１１４】
雄型３０１、雌型３０２、第１のプレス部３０３、および雄型巻線ガイド３０４の材料は、Ｆｅ、Ａｌ、真鍮、Ｆｅ合金、Ａｌ合金等の金属で構成する。金型表面は、金属メッキ加工や、防錆手段で保護する。前記メッキは、Ｎｉメッキや銅メッキ、硬化クロムメッキ等をしてもよい。雌型巻線ガイド３０６は、Ｆｅ、Ａｌ、真鍮等の金属およびＦｅを含む合金の金型でもよいし、Ｆｅ，Ａｌ、真鍮等の金属ワイヤーを曲げ加工して取り付けてもよい。メッキ厚みは１〜１０μｍ程度が望ましい。
【０１１５】
次に、以上のように構成された巻線機による励磁コイルの製造工程について説明する。
【０１１６】
図６に示す巻線機の原点位置で、巻線機を起動すると、雄型３０１が所定の位置まで下側に移動し、図７（ａ）（ｂ）及び図８に示すように、雄型３０１と雌型３０２とが嵌合して両者間に巻線空隙部Ｓが形成される。本例では１〜５ｍｍ程度の巻線空隙部Ｓが形成される。
【０１１７】
次に、複数束の銅線を巻線空隙部Ｓに導いて、図１０（ａ）に示すように凸部３０１ａの外周に巻き込むようにして巻線空隙部Ｓに銅線を充填する。具体的には、図示していないノズルが複数束の銅線を同時に掴んで銅線先端部を通電電極端子３１０ａに巻回して固定する。該銅線を雌型３０２の巻始め引出し口３０８に引っかけ、雄型３０１と雌型３０２とを嵌合した状態で回転板４０１、４０２を回転させる。回転速度は、例えば２０〜２００回転／分に設定する。巻線速度が２００回転／分より早くなると金型が遠心力で振れ、雄型３０１と雌型３０２の嵌合がゆるむ場合もあり、特性に影響する場合がある。
【０１１８】
回転板４０１、４０２が回転を始めると、銅線は、雄型巻線ガイド３０４と雌型巻線ガイド３０６により巻線空隙部Ｓの内側から順番に詰められて巻線される。このとき、雄型巻線ガイド３０４は巻線している銅線が巻型（雄型３０１と雌型３０２）の長手方向の端部に来たら銅線を巻線空隙部Ｓの底部方向へ押し込むようにテーパ３０４ａが作用する。これにより、図１１（ａ）に示すように、巻型に詰められた導線は雄型巻線ガイド３０４と対向する位置において水平方向に積層された状態となる。一方、雌型巻線ガイド３０６は巻型（雄型３０１と雌型３０２）の長手方向の端部において巻線空隙部Ｓの底部へ押し下げられた銅線を引き上げるようにテーパ３０６ａが作用する。これにより、図１１（ａ）に示すように、巻型に巻線した銅線は両端を除いて垂直方向に積層された状態となる。
【０１１９】
所定の巻数、例えば１０ターンが巻かれると、銅線は巻き終わり引出し口３０９から引き出され、もう一つの通電電極３１０ｂに接続される。図１０（ａ）、図１１（ａ）は所定の巻数だけ巻かれた直後のプレス前の状態を示している。
【０１２０】
銅線の巻き始めと銅線の巻き終わりが接続された両電極間３１０ａ、３１０ｂは、直流電源（図示しない）に接続される。前記直流電源から両電極間３１０ａ、３１０ｂに所定の通電電流、例えば直流電流１５０Ａ〜２５０Ａの電流を所定時間、例えば１．５秒〜３．０秒流す。この結果、銅線に流れるジュール熱により、銅線温度が１５０〜２５０℃まで上昇し、銅線表面を覆う融着層のポリイミド等の樹脂部が溶融する。銅線の発熱は、下記（数２）にて算出できる。
【０１２１】
【数２】
2006004908.tif 000004
ここで、
Ｒ：巻線コイル全抵抗、ｌ：銅線全長、ρ：銅線の抵抗率、Ａ：銅線の全断面積
Ｑ：発熱量、ｔ：通電時間、ｍ：銅線の全質量、Ｃ：銅線の熱容量
ΔＴ：銅線の温度上昇、Ｉ：通電電流
である。
【０１２２】
銅線表面の融着層が溶融した後、図１０（ｂ）に示すように、すぐに第１のプレス部３０３を雌型３０２側（下方向）の所定位置まで移動させる。第１のプレス部３０３を下方向へ移動させると、巻線空隙部Ｓよりも僅かに小さい幅を有する第１のプレス部３０３の先端部押圧片３０３ａが、雄型３０１の凸部３０１ａの側壁面を摺動して巻線空隙部Ｓに入り込み、巻線空隙部Ｓ内に積層されている銅線束を押圧する。銅線束を構成している各銅線は融着層が溶融しているので、第１のプレス部３０３による第１方向のプレスによって隣接銅線同士が強い圧力の下で密着したまま冷却され、そのような密着状態のまま溶融固化する。第１のプレス部３０３による第１方向のプレスにより、図１１（ｂ）に示すように巻線空隙部Ｓの深さ方向に積層されている銅線束が同方向にプレスされる。図１０（ｂ）は第１のプレス部３０３によるプレス直後の状態を示している。
【０１２３】
第１のプレス部３０３による第１方向のプレスと同時期に、一対の雄型巻線ガイド３０４を第２のプレス部とした第２方向のプレスが行われる。雄型巻線ガイド３０４の押圧部３０４ｂは、図１１（ａ）に示すように、巻線空隙部Ｓの深さ方向と直行する水平方向に積層された銅線束Ｗの最外周部の銅線と対向している。雄型巻線ガイド３０４は、雄型ガイド駆動部３０７により雄型３０１方向へ所定量移動させられる結果、押圧部３０４ｂと雄型３０１の凸部３０１ａ（長手方向の端面）との間に挟まれた銅線束が雄型３０１方向となる第２方向へプレスされる。銅線束を構成している各銅線は融着層が溶融しているので、第２のプレス部（雄型巻線ガイド３０４）による第２方向のプレスによって隣接銅線同士が強い圧力の下で密着したまま冷却され、そのような密着状態のまま溶融固化する。第２のプレス部（雄型巻線ガイド３０４）による第２方向のプレスにより、図１１（ｂ）に示すように巻線空隙部Ｓの深さ方向と直交する方向に積層されている銅線束が同方向にプレスされる。第２方向のプレスにより励磁コイルのコイル長が決定される。
【０１２４】
ここで、通電完了直後からプレス移動開始までの時間は、３秒以下に設定するのが望ましい。その後、コイル部は冷却された後、雄型３０１が原点位置まで上昇移動し、成形された励磁コイルが巻型（雄型３０１と雌型３０２）から取り出される。ここで冷却手段としては、自然空冷でよいし強制空冷でもよいし、ほかの手段たとえば水冷でもよい。また冷却時間は、２０秒以上が望ましい。
【０１２５】
かかる製造工程により成形した励磁コイル１０５は、形状がコイル保持部材１０９に沿って成形されているので、巻線されたものをコイル保持部材１０９にあわせて変形加工をする必要がなく信頼性上優位であるばかりでなく、銅線の融着層で固着成形されているので、手で取り扱っても銅線がばらばらにならず、取り扱いが容易であり生産性もよい。
【０１２６】
励磁コイル１０５の長手方向の長さは、発熱ローラ２０１の回転軸方向について発熱ベルト２０３と発熱ローラ２０１とが接する領域と同じ長さになるように雄型巻線ガイド３０４の可動寸法で調整している。
【０１２７】
これによれば、励磁ユニットにより電磁誘導加熱される発熱ローラ２０１の領域が最大となり、発熱している発熱ローラ２０１の表面と発熱ベルト２０３とが接する時間も最大となるので、伝熱効率が高くなる。
【０１２８】
図１２は図６に示した巻線機とは異なるタイプの巻線機を示す外観図である。なお、図６に示す巻線機の各部と同一構成要素には同一符号を付する。
【０１２９】
図６に示す巻線機は、雄型３０１および雌型３０２が回転する回転板上に設置され、回転板を回転させることで、銅線を巻型の巻間に内側から順に巻線する方法であった。ところが、図１２に示す巻線機は、巻型は固定された板の上に設置され、フライヤー４０１を設けて銅線はフライヤー４０１の先端に設けたノズル４０２を通して巻型に巻線するように構成した。この構成では、基本的巻型は変更することなく、巻型に比べて軽い材料で構成できるので、巻線速度を速めることができ、生産性をあげることができる。
【０１３０】
上述した励磁コイルの製造方法によれば、巻間に詰めた銅線に通電して銅線の融着層を溶融してからプレスして成形し、その後、冷却して溶融固化するので、成型後の励磁コイルの形状が非常に安定しているといった利点がある。励磁コイルの厚さが不均一であっても一体化されたままであり形状が安定している。従来の励磁コイルの製造方法では、プレス後に強引に曲面状に曲げているので本発明製品のような形状の安定性を得ることは困難である。まして、励磁コイルの厚さが不均一であれば形状の不安定性は高まるばかりである。
【０１３１】
一方、励磁コイルと発熱ベルト（発熱ローラ）との間の距離を一定にできても、定着装置の特性によっては発熱ベルトに温度分布の不均一性が生じることがある。本発明の励磁コイルの製造方法によれば、そのような定着装置に対しても、発熱量の高い部分を前記励磁コイルの巻型の形状を変えて薄く成型することで、温度分布の均一化を図ることができる。
【０１３２】
図１３（ａ）〜（ｅ）に雄型３０１の凸部３０１ａを部分的に変形させた例を示す。図１３（ａ）における平面Ａでの断面を図１３（ｂ）に示し、図１３（ａ）における平面Ｂでの断面を図１３（ｄ）に示す。なお、図９（ａ）に示す雄型３０１と同じ部分には同一符号を付している。また、雌型３０２は図９（ｂ）に示すものと同じであるものとする。
【０１３３】
図１３（ａ）に示すように、励磁コイルの所要位置の厚さを薄くする目的で該所要位置となる２箇所に突出部３０１ｂ、３０１ｃを設けている。突出部３０１ｂ、３０１ｃの高さが高いほど所要位置の厚さを薄くする効果があるが、嵌合した雄型３０１と雌型３０２との間に形成される巻線空隙部Ｓの幅よりも低くする必要がある。
【０１３４】
図１３（ｃ）は突出部３０１ｂ、３０１ｃを有する雄型３０１に銅線を巻線した状態を示している。突出部３０１ｂ、３０１ｃを形成した範囲Δｔでは成型後の励磁コイル１０５の厚さが他の部分よりも薄くなっている。
【０１３５】
一方、図１３（ｄ）に示すように、厚さを薄くする必要のある所要位置以外は上述したように曲率の異なる２つの領域（Ｃ，Ｈ）で形成されているので、図１３（ｅ）に示すように均一な厚さの励磁コイルであって曲率の異なる２つの領域（Ｃ，Ｈ）が形成されている。
【０１３６】
なお、図１３（ａ）に示す雄型３０１を用いた励磁コイルの製造工程は、上記同様であり、巻間に充填した銅線に通電して銅線の融着層を溶融してからプレスして成形し、その後、冷却して溶融固化する。
【０１３７】
図１４（ａ）〜（ｅ）に雌型３０２の凹部３０２ａを部分的に変形させた例を示す。図１４（ａ）における平面Ａでの断面を図１４（ｂ）に示し、図１４（ａ）における平面Ｂでの断面を図１４（ｄ）に示す。なお、図９（ｂ）に示す雌型３０２と同じ部分には同一符号を付している。また、雄型３０１は図９（ａ）に示すものと同じであるものとする。
【０１３８】
図１４（ａ）に示すように、励磁コイルの所要位置の厚さを薄くする目的で該所要位置となる２箇所に膨出部３０２ｃ、３０２ｄを設けている。膨出部３０２ｃ、３０２ｄの高さが高いほど所要位置の厚さを薄くする効果があるが、嵌合した雄型３０１と雌型３０２との間に形成される巻線空隙部Ｓの幅よりも低くする必要がある。
【０１３９】
図１４（ｃ）は膨出部３０２ｃ、３０２ｄを有する雌型３０２によって製造した励磁コイルの平面Ａによる断面図である。膨出部３０２ｃ、３０２ｄを形成したでは成型後の励磁コイル１０５の厚さが他の部分よりも薄くなっている。
【０１４０】
図１４（ｄ）に示すように、厚さを薄くする必要のある所要位置以外は上述したように曲率の異なる２つの領域（Ｃ，Ｈ）で形成されているので、図１４（ｅ）に示すように均一な厚さの励磁コイルであって曲率の異なる２つの領域（Ｃ，Ｈ）が形成されている。
【０１４１】
なお、図１４（ａ）に示す雌型３０２を用いた励磁コイルの製造工程は、上記同様であり、巻間に充填した銅線に通電して銅線の融着層を溶融してからプレスして成形し、その後、冷却して溶融固化する。
【０１４２】
図１５（ａ）は、雄型３０１の断面の一例を示す図である。雄型３０１の凸部表面に設けた突出部を円弧形状にしている。円弧状の突出部をいくつか設けてもよい。また、図１５（ｂ）は、雌型３０２の断面の一例を示す図を示している。雌型３０２の凹部表面に設けた膨出部を円弧形状にしている。円弧状の膨出部と元の曲線部も円弧で連結する構成でもよい。
【０１４３】
また、以上の説明では金型形状を部分的に変える方法について述べたが、定着装置に使用する発熱ベルトは、ベルトの中央部から端部にいくに従って端部の放熱による温度が低下する傾向があるため、Δｔの値を中央から端部に行くに従って連続的に変化させる構成をとることで定着部の発熱対全体に渡って均一にすることができる。
【０１４４】
図１６（ａ）は励磁コイルの厚さを部分的（Δｔ）に薄くした励磁コイルユニットの断面図を示している。このように励磁コイルの厚さを部分的（Δｔ）に薄くした場合、定着ローラ上の発熱量は図１６（ｂ）に示す発熱分布となる。このように、部分的（Δｔ）に薄くした部分は発熱量が低下している。
【０１４５】
なお、図１７（ａ）は励磁コイルの厚さを均一にした励磁コイルユニットの断面図を示している。励磁コイルの厚さを均一にした場合の定着ローラ上の発熱量は励磁コイルの中央部で最も高くなる（図１７（ｂ））。
【０１４６】
このように、励磁コイルの厚みを調整することで、発熱体の温度を調整することができるので、発熱体上の渦電流量が減少し、発熱体の温度を長手方向全体に渡って細かく調整することができる。
【０１４７】
従って、励磁コイルは、定着装置の発熱ベルトが部分的に温度分布の不均一性が生じた場合に、発熱量の高い部分を前記励磁コイルの巻型の形状を変えることで、細かく調整ができる。
【０１４８】
前記実施の形態では、雄型３０１および雌型３０２のどちらかの巻型の形状を一部変化させる構成について説明したが、雄型３０１および雌型３０２の両方で金型のカーブを変化する構成を取ってもよい。
【０１４９】
また、前記実施の形態では、雄型３０１または、雌型３０２の曲面形状の厚みだけ大きくする構成で説明したが、巻型の空隙を狭くする構成であればいろいろな構成をとってよい。例えば図１４の様に円弧と直線を組み合わせた構成をいくつか組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明に係る励磁コイルは、励磁コイルを用いた電磁誘導方式の加熱装置、前記加熱装置を具備した電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施の形態に係わる励磁コイルを定着装置として用いた画像形成装置を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置を示す説明図
【図３】（ａ）図２の定着装置における誘導加熱手段の励磁コイルユニットを示す平面図、（ｂ）図２の定着装置における誘導加熱手段の励磁コイルユニットを示す断面図
【図４】（ａ）本実施の形態の励磁コイル単体の斜視図、（ｂ）本実施の形態の励磁コイル単体の正面図、（ｃ）本実施の形態の励磁コイル単体のＦ−Ｆ断面図
【図５】（ａ）変形例に係る励磁コイル、発熱ローラ、発熱ベルトの側面図、（ｂ）他の変形例に係る励磁コイル、発熱ローラ、発熱ベルトの側面図、（ｃ）他の変形例に係る励磁コイル、発熱ローラ、発熱ベルトの側面図
【図６】本発明の実施の形態に係る巻線機の斜視図
【図７】（ａ）図６に示す巻線機の側面図、（ｂ）Ｇ−Ｇ線による断面図
【図８】図７（ｂ）の拡大図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態に係る雄型の先端部の形状を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態に係る雌型の形状を示す図
【図１０】（ａ）第１のプレス部によるプレス前の状態を示す図、（ｂ）第１のプレス部によるプレス後の状態を示す図
【図１１】（ａ）巻型の端部を一部破断して示したプレス前の状態を示す図、（ｂ）巻型の端部を一部破断して示したプレス後の状態を示す図
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る巻線機の斜視図
【図１３】（ａ）雄型の凸部を部分的に変形させた外観図、（ｂ）図１３（ａ）における平面Ａでの断面図、（ｃ）成形した励磁コイルの図１３（ａ）における平面Ａでの断面図、（ｄ）図１３（ａ）における平面Ｂでの断面図、（ｅ）成形した励磁コイルの図１３（ａ）における平面Ｂでの断面図
【図１４】（ａ）雌型の凹部を部分的に変形させた外観図、（ｂ）図１４（ａ）における平面Ａでの断面図、（ｃ）成形した励磁コイルの図１４（ａ）における平面Ａでの断面図、（ｄ）図１４（ａ）における平面Ｂでの断面図、（ｅ）成形した励磁コイルの図１４（ａ）における平面Ｂでの断面図
【図１５】（ａ）本発明の実施例における雄型の断面の一例を示す図、（ｂ）本発明の実施例における雌型の断面の一例を示す図
【図１６】（ａ）本発明の実施の形態に係るコイル厚みをかえた加熱装置断面図、（ｂ）図１６（ａ）の断面図に対応する定着ローラ上の発熱量を示すグラフ
【図１７】（ａ）均一コイル厚みの加熱装置の断面図、（ｂ）図１７（ａ）の断面図に対応する定着ローラ上の発熱量を示すグラフ
【符号の説明】
【０１５２】
２２  定着装置
１００  加熱装置
１０５  励磁コイル
１０６  アーチコア
１０７  センターコア
１０８  サイドコア
１０９  コイル保持部材
１１０  対向コア
２０１  発熱ローラ
２０２  定着ローラ
２０２ａ  芯金
２０２ｂ  弾性部材
２０３  発熱ベルト
２０４  加圧ローラ
２０４ａ  芯金
２０４ｂ  弾性部材
３０１  雄型
３０２  雌型
３０３  第１のプレス部
３０４  雄型巻線ガイド
３０６  雌型巻線ガイド
【図１】
2006004908.tif 000005
【図２】
2006004908.tif 000006
【図３】
2006004908.tif 000007
【図４】
2006004908.tif 000008
【図５】
2006004908.tif 000009
【図６】
2006004908.tif 000010
【図７】
2006004908.tif 000011
【図８】
2006004908.tif 000012
【図９】
2006004908.tif 000013
【図１０】
2006004908.tif 000014
【図１１】
2006004908.tif 000015
【図１２】
2006004908.tif 000016
【図１３】
2006004908.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2006004908.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2006004908.tif 000021